测器恢复出发射端的信号d?(t)。若信道中存在着干扰，这些干扰包括窄带干扰、人为瞄准式干扰、单频干扰、多径干扰和码分多址干扰等等，它们和有用信号s1(t)同时进入接收机，如图1-3(a)所示。图1-3中，率，fIF为中频频率。
白噪声 多径干扰
Rc为伪噪声码速率，f0为载波频
窄带干扰 有用信号 有用信号 Bb=2Rb 白噪声 窄带干扰 多径干扰 f 窄带干扰 多径干扰 有用信号 白噪声 f0 BRF=2Rc fIF 2Rc 4Rc f fIF Bb=2Rb f (a)
(b)
(c)
图1-3 扩频接收机中各点信号的频谱示意图
(a) 接收机输入；(b) 混频器输出；(c) 中频滤波器输出
由于窄带噪声和多径干扰与本地参考扩频信号不相关，所以在进行相关处理时被削弱，实际上干扰信号和本地参考扩频信号相关处理后，其频带被扩展，也就是干扰信号的能量被扩展到整个传输频带之内，降低了干扰信号的电平(单位频率内的能量或功率)，如图1-3(b)所示。由于有用信号和本地参考扩频信号有良
B?2Rb好的相关性，在通过相关处理后被压缩到带宽为b的频带内，因为相关器
B?2Rb后的中频滤波器通频带很窄，通常为b，所以中频滤波器只输出被基带信号d?(t)调制的中频信号和落在滤波器通频带内的那部分干扰信号和噪声，而绝大部分的干扰信号和噪声的能量（功率）被中频滤波器滤除，这样就大大地改善了系统的输出信噪比，如图1-3(c)所示。关于这一特性，将在扩频通信系统的性能分析一章中作进一步分析。为了对扩频通信系统的这一特性有一初步了解，我们以解扩前后信号功率谱密度示意图来说明这一问题。
P?P0P?P0假设有用信号的功率为1，码分多址干扰信号的功率2，多径干
N?P0P?P0扰信号的功率3，其他进入接收机的干扰和噪声信号功率。再假设
B?2Rc所有信号的功率谱是均匀分布在RF的带宽之内。解扩前的信号功率谱见
P图1-4中的(a)，图中各部分的面积均为0。解扩后的信号功率谱见图1-4中的(b)，
6
各部分的面积保持不变。通过相关解扩后，有用信号的频带被压缩在很窄的带宽
B?2Rb内，能无失真的通过中频滤波器（滤波器的带宽为b）。其他信号和本地参考扩频码无关，频带没有被压缩反而被展宽了，进入中频滤波器的能量很少，大部分能量落在中频滤波器的通频带之外，被中频滤波器滤除了。我们可以定性的看出，解扩前后的信噪比发生了显著的改变。
有用信号
多址信号
多径信号
噪声
f0
2Rc
(a)
(a) 解扩前；(b) 解扩后?
有 用 信 号 Bb 多址信号 多径信号 噪声 fIF 2Rc 4Rc (b)
图?????解扩前后信号功率谱密度示意图?
1.2扩频通信系统的分类
扩频通信系统的关键问题是在发信机部分如何产生宽带的扩频信号，在收信机部分如何解调扩频信号。根据通信系统产生扩频信号的方式，可以分为下列几种。
1.2.1 直接序列扩展频谱系统
直接序列扩展频谱系统（Direct Sequece Spread Spectrum Communication Systems，DS-SS），通常简称为直接序列系统或直扩系统，是用待传输的信息信号与高速率的伪随机码波形相乘后，去直接控制射频信号的某个参量，来扩展传输信号的带宽。用于频谱扩展的伪随机序列称为扩频码序列。直接序列扩展频谱通信系统的简化方框图参见图1-5。
在直接序列扩频通信系统中，通常对载波进行相移键控（Phase Shift Keying，
7
PSK）调制。为了节约发射功率和提高发射机的工作效率，扩频通信系统常采用平衡调制器。抑制载波的平衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也有利。
在发信机端，待传输的数据信号与伪随机码(扩频码)波形相乘(或与伪随机码序列模2加)，形成的复合码对载波进行调制，然后由天线发射出去。在收信机端，要产生一个和发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码，对接收信号进行相关处理，这一相关处理过程通常常称为解扩。解扩后的信号送到解调器解调，恢复出传送的信息。 乘法器 调制器 数据 伪码 载波 时钟源 发生器 发生器 (a)
发射机 混频器 中频 滤波器 解调器 数据
调制器 伪码 发生器 时钟源 本地 振荡器 (b) 图1-5 直接序列扩频通信系统简化图
(a) 发射系统；(b) 接收系统
1.2.2 跳频扩频通信系统
跳频扩频通信系统是频率跳变扩展频谱通信系统（Frequecy Hopping Spread Spectrum Communication Systems，FH-SS）的简称，或更简单地称为跳频通信系统，确切地说应叫做“多频、选码和频移键控通信系统”。它是用二进制伪随机码序列去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪随机码的变化而跳变。跳频系统可供随机选取的频率数通常是几千到2个离散频率，在如此多的离散频率中，每次输出哪一个是由伪随机码决定的。频率跳变扩展频谱通信系统的简化方框图参见图1-6。
数据 调制器 混频器 发射机 频率 发中频 合成器 振荡器 指令 伪码 时钟源 发生器 译码器 (a)
20 混频器 中频 滤波器 解调器 数据
频率 合成器 指令 译码器 伪码 发生器 时钟源 (b)
8
图1-6 频率跳变扩频通信系统简化方框图
(a) 发射系统；(b) 接收系统
频率跳变扩频通信系统与常规通信系统相比较，最大的差别在于发射机的载波发生器和接收机中的本地振荡器。在常规通信系统中这二者输出信号的频率是固定不变的，然而在跳频通信系统中这二者输出信号的频率是跳变的。在跳频通信系统中发射机的载波发生器和接收机中的本地振荡器主要由伪随机码发生器和频率合成器两部分组成。快速响应的频率合成器是跳频通信系统的关键部件。
跳频通信系统发信机的发射频率，在一个预定的频率集内由伪随机码序列控制频率合成器(伪)随机的由一个跳到另一个。收信机中的频率合成器也按照相同的顺序跳变，产生一个和接收信号频率只差一个中频频率的参考本振信号，经混频后得到一个频率固定的中频信号，这一过程称为对跳频信号的解跳。解跳后的中频信号经放大后送到解调器解调，恢复出传输的信息。
在跳频通信系统中，控制频率跳变的指令码(伪随机码)的速率，没有直接序列扩频通信系统中的伪随机码速率高，一般为几十b/s~几kb/s。由于跳频系统中输出频率的改变速率就是扩频伪随机码的速率，所以扩频伪随机码的速率也称为跳频速率。根据跳频速率的不同，可以将跳频系统分为频率慢跳变系统和频率快跳变系统两种。
T假设数据调制采用二进制频移键控调制，Tb是一个信息码元比特宽度，每bT秒数据调制器输出两个频率中的一个。每隔c秒系统输出信号的射频频率跳变到
TT一个新的频率上。若c＞b，这样的频率跳变系统称为频率慢跳变系统。现举
例说明频率慢跳变系统的工作过程，参见图1-7。
f8
f7
f6
f5 f4 f3 f2 f1 Tb 时间
Tc 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1
BRF Bb Bb 频率 1 0 1 0 0 1 1 1 0 图1-7频率慢跳变系统频率跳变示意图
9
f16 f15 f14 f13 f12 f11 f10 频率 Bb BRF f9 f8 f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1 Tc Tb Bb 1 0 0 1 1 0 1 时间 图1-8频率快跳变系统频率跳变示意图
图1-7中，
Bb?2/Tb，
Tc?3Tb，
BRF?8Bb。数据调制器根据二进制数据信
T号选择两个频率中的一个，即每隔b秒数据调制器从两个频率中选择一个。频率
fffff合成器有8个频率{f1，6，7，3，8，f2，f4，5}可供跳变，每传送3
个比特后跳变到一个新的频率。该频率跳变信号在收信机中同本地参考振荡信号
f?fIFf?fIFf?fIF进行下变频，参考本振频率的集合为{f1?fIF，6，7，3，f8?fIFf?fIF，f2?fIF，f4?fIF，5}，下变频后的中频信号集中在频率为fIF、宽度为
Bb的频带中。
在频率慢跳变系统中，频率的跳变速度比数据调制器输出符号的变化速度慢。若在每个数据符号中，射频输出信号的频率跳变多次，这样的频率跳变系统就叫做频率快跳变系统。图1-8给出了频率快跳变系统输出射频信号的频率。
T?Tb/3ff在图1-8中，c，频率合成器有16个频率{5，f11，7，，f14，f12，
B?2/TbBRF?16Bbf8f1f2f4f9f3f6ffff，，，，，，， 13，10，16，15}，b，。
1.2.3 跳时扩频通信系统
时间跳变也是一种扩展频谱技术，跳时扩频通信系统（Time Hopping Spread Spectrum Communication Systems，TH-SS）是时间跳变扩展频谱通信系统的简称，
10